智慧能源管理系统建设方案_徐会咏

DOI：10.16056/j.2096-7705.2020.04.01）能源研究与管理2020（

窑83窑智慧能源管理系统建设方案

徐会咏（国家电投集团江西电力有限公司分宜发电厂，江西新余336615）摘要：为了实现“省人力，节约成本，简化过程，提升服务质量和能效比”的目的，以互联网云平台为依托，使计算机技术、网络、信息技术、软件与自动化技术得到深度应用。智慧能源管理系统利用了IPV6、云计算、大数据等互联网技术，在互联网+的时代实现能源产业+。智慧能源管理系统建设后，可以动态管理能源生产、传输和消费，从而达到提高能效，减少排放的作用。智慧能源系统的建设有利于能源企业迈向智能化、现代化，节省时间和人力，实现企业的资源优化配置。

关键词：智慧能源管理系统；互联网技术；动态管理；资源优化配置中图分类号：TK018文献标志码：B

文章编号：2096－7705（2020）04－0083－05XUHuiyong（SPICJiangxiFenyiPowerPlant,Xinyu336615,Jiangxi,China）

Inordertoachievethegoalof\"savingmanpower,savingcost,simplifyingprocess,improvingservicequalityandenergyefficiencyratio\relyingontheInternetcloudplatform,thecomputertechnology,network,informationtechnology,softwareandautomationtechnologyaredeeplyapplied.SmartenergymanagementsystemusesIPV6,cloudcomputing,bigdataandotherInternettechnologiestoachieveenergy++intheeraofInternetplus.Aftertheconstructionofsmartenergymanagementsystem,energyproduction,transmissionandconsumptioncanbedynamicallymanaged,soastoimproveenergyefficiencyandreduceemissions.Theconstructionofsmartenergysystemisconducivetotheenergyenterprisestomovetowardsintelligentandmodern,savetimeandmanpower,andrealizetheoptimalallocationofresources.intelligentenergymanagementsystem;internettechnology;dynamicmanagement;optimalallocationofresources引言智慧能源管理系统是一种传统能源行业和互联

网技术相融合而实现的一种技术，它和互联网通讯，云计算大数据分析紧密结合，实现了远程监控、数据云备份、大数据分析、远程诊断等功能，为现代发电企业提供了一套崭新的能源管理方案。在互联网+时代下，智慧能源管理系统的目标是最大限度的

利用电子运维服务，可以达到电力电子装备“智能云运维”的目的[1-3]。

过去的智慧能源管理系统[4]应用了通信技术、计量控制技术、计算机网络等信息化的技术，可以实现能源与节能管理的数字化、网络化，创新能源监管模式，并共享信息化建设相关资源，实现对用能单位的能源利用状况进行动态监管，但是缺乏具体的实现途径的描述，以及该系统对能源企业运维的

收稿日期：2020-06-20第一作者：徐会咏（1993—），男，助理工程师，本科，主要研究方向为电厂信息化。E-mail：511623336@qq.com窑84窑

4）能源研究与管理2020（

开发与应用

影响。

本文从智慧能源的主要功能入手，介绍了智慧能源管理系统的优势，主要研究智慧能源系统的一个实例在本厂的实际应用情况，推出了智慧能源系统在电厂起到的作用。

1智慧能源管理系统的主要功能1.1

数据采集

采用采集分类、分项能耗[5]数据计量，为精细化

管理能耗数据提供了准确的数据，确保了能源数据源头的可靠性。采集到的数据将进入一台专用的计算机中存储，操作人员可以利用这台电脑的数据进行分析并且移交给运行人员。采集得到的数据还可以进入上级有关部门的大数据[6]服务器，便于上级直接对能耗数据进行管理和监控，还可以便于上级部门汇总对比其他电厂的相应数据，统筹安排下一步的工作调整。1.2数据监测

使用数据表格和图表，将采集到的数据显示在能源监管平台[7]，并对数据进行实时监测。作为大型的能源企业，数据的实时监控十分重要且必要。数据的准确性直接影响到运行值班人员对现场的把握。智慧能源管理系统[8]可以及时更新数据的统计信息，并把数据以文字和图表的形式显示在监控大屏上，值班人员可以直观的从数据中得到设备的信息，及时调整设备的状态，避免设备因过热[9]、过载、电压不足等问题而损坏，维护了整个系统的稳定性。1.3能耗统计

统计并汇总能耗数据、分项能耗、区域能耗和能耗指标，包括总耗定比、总耗环比、单耗定比、单耗环比4种类别。总耗定比就是实际消耗的能量占产生的总能量的百分比，结果以百分数表示。总耗环比就是连续2次数据汇总后消耗的能量占总能量的百分比，结果以百分数表示。总耗一般用于综合分析。单耗定比就是某项上一次消耗的能量与产生的单项能量的比值，同理，单耗环比就是指2次能量周期后某项消耗的能量与该项总量的比值。智慧能源管理系统可以自动统计这些数据，并且在计算机数据库中储存，用户通过数据管理软件可以直接查询到能耗比相应的信息并作出决策。省去了传统模式的操作复杂，流程繁琐，容易出错的问题，提高了办公效率，提升了系统管理的安全性与可靠性。1.4能耗分析

智慧能源管理系统应用各种分析算法工具计算，

分析能耗数据。可以对能耗数据的总耗、单耗、对标定额、同比、环比等进行系统的数据分析。可以将分类能耗、分类建筑能耗、分项能耗和区域能耗等计量数据进行折标计算，最终汇总成标准单位统一化的能耗值。还可以根据总耗、单耗、对标定额等指标对能耗水平进行综合分析并对比。在对比上，可以实现标准指标对比、同期对比以及横向对比[10]等。对比之后还可以生成图表，包括柱状图、饼状图、曲线图等生成方式。实现对能耗数据的分析研究，提供总体数据，逐步完善可用的对标体系，为领导层提供决策依据。管理系统分析功能强大，能帮助企业决策者进行各种问题的分析与辅助处理。分析结果可以支持企业决策者对全厂用电情况的把握，从而进一步为能源的优化与配比提供改良措施的依据。1.5

数据查询

智慧能源管理系统具有完善的数据储存和检索

查询功能，可以对基础数据、实时数据和历史数据按不同类别进行分类分项查询并导入EXCEL软件。在EXCEL中可以按要求进行数据筛选，比如按时段查看相应数据，查询结果可以按列表、折线图、曲线图、饼图等多种方式显示。还可以把数据导入到其他分析软件中进行分析处理并生成报告，比如一周内最高能耗和平均能耗，分别反映了什么问题。数据查询采用了prefetch预存取技术，比一般的查找方式更加快捷高效。查询结果还支持存储进入数据库，实时备份，防止数据异常丢失。1.6

能源管理

智慧能源管理系统在帮助工业生产企业扩大生

产的同时，合理计划和利用能源，从而降低能耗，提升经济效益。通过将能源计划，能源管控，能源统计，能源分析等方式下放到各个单位，使得节能工作责任明确，对于不同类型的建筑，指定相应的定额指标，可以查看各单位能源消耗水平，实现定额用能，节能评估、节能排序等。对于低于定额的单位给与奖励，高于定额的单位进行考核。以参考定额为依据，根据用能单位类型的不同，以及各种建筑性质的不同，可以进行排名。汇总单位能耗，人均能耗及增减幅度后，可以通过网上公示的方式，激励用电单位节能减排，提高能源使用效率。

2智慧能源管理系统的优势2.1

节约成本

智慧能源管理系统可以在生产过程的各个环节，

开发与应用

4）能源研究与管理2020（

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包括生产、转化、传输、消费等，进行深度的优化，

从而节约能源使用，降低生产成本。在生产环节，智慧能源管理系统能在后台统计电能生产的数据，并以图表的方式显示在大屏幕上，给运行值班人员提供数据处理依据。在转化阶段，智慧能源管理系统服务器能计算出电能的损耗比并将数据反馈给生产部门，便于维护人员及时调整和优化设备，降低电能损耗[11]。在传输环节，该系统能探测到对侧电压的情况，从而使用户及时做出调整。在消费阶段，通过与电网连接，可以及时掌握最新电价，对现有财务措施做出调整。2.2

提升能源资产的使用效率，降低投资成本

智慧能源管理系统可以显著提升能源设备的利

用率，从而减少重复投资，降低投资成本。该系统是一个智能化的系统，可以汇总电能设备的健康信息，损耗比和转换效率[12]。操作人员在得到设备信息后可以优化设备，使它们更加协调，从而提高设备的使用效率，降低投资成本。能源资产成本的降低，有助于实现经济的稳步发展，进而有更多的精力和成本处理产品研发和系统维护。2.3保护生态环境

智慧能源管理系统主要通过2种方式保护生态环境。1）实时化监测管理能源与污染物。2）可以减少SO2、NOX等污染物的排放，还可以减排CO2等温室气体。智慧能源管理系统可以促进非化石能源的广泛应用并节约能源。“绿水青山就是金山银山”，科学技术决定了我们能够多快地发展，而生态平衡直接决定了人类可以在多远的层面上发展。因此保护生态平衡才能更好的发展经济，减少有害物质的排放，可以直接影响空气质量，提升生态系统的稳定性，更好地发展经济，因此实时监测污染物排放十分重要。2.4

提升能源使用体验

智慧能源管理系统可以实现远程管理，避免了

去现场进行巡检的噪声危害同时可以节省时间，对巡检员来说也可以更加轻松，而且通过倒班，可以在监控室进行24h不间断监控，因为它是自动化管理的，这将成为未来的一种趋势。

3智慧能源管理系统监督平台技术架构智慧能源管理系统属于互联网软件里的B/S架

构[13]，也即是浏览器/服务器模式，轻便高效，无需安装即可投入使用。每个业务单元采用JAVA语言编写，为轻量级SSH多层结构。管理系统主要由

感知层、网络层、平台层、应用层4个层次构成，下面将详细介绍4个层次的具体功能。3.1

感知层

感知层是一个一体化的数据采集、分析及控制

的系统。硬件设备为仪器仪表设备和现场PLC控制器。软件部分为数据采集及分析软件。在软硬件系统的配合下，可以实时将外部测温设备探到的温度、压力、空气流量等数据传到工控设备电脑上对数据进行分析。感知层是整个系统的物理层，是直接与设备接触的层面，在整个系统的准确性中是最高的一层。感知层的传感器采用老牌进口设备，能够保证系统使用多年，多年之后依然可以高质量的传输感知数据。3.2

网络层

网络层则实现了各种网络系统（GPRS、3G、

4G、5G、ADSL、PPPOE、FIBER等）与调度管理中心的互联。前者可以传输实时数据到管理中心，管理中心接到数据后对现场的控制器下达控制指令，现场执行控制调节指令。这是一个智能化的系统。网络层相当于整个管理平台的“血管”，输送感知层感知到的数据给平台层进行数据处理，是整个传送过程的“高速公路”。网络层的交换机设备采用24口千兆交换机，直接将数据传输到平台层数据主机。还可以进行无线信号的传输（AP发射），将信号传输到手机上，利用手机APP直接对数据进行查阅，方便快捷。平台远处采用光纤传输，落到交换机机柜再由网线到各路数据分析主机上。3.3

平台层

平台层则负责接收各现场监控设备发过来的数

据，将实时运行参数存储于寄存器中，从而为后期的管理、分析和控制提供基础数据。还可将数据传到计算机，进行存储、分析、问题数据报警以及数据报表打印等功能。平台层是整个智慧能源管理系统的高层，可综合汇总各个设备的基本信息，为应用层用户查阅分析提供基础。平台层可以直接生成各种数据集合，经由数据交换机到应用层进行分析。3.4

应用层

应用层是系统与用户的交界，可以实时分析动

态的上传数据，并下达相应的控制指令。具体来说，应用层提供用户与机器的交互界面，是整个系统的，为用户提供操作的接口，直接将指令发送到平台层进行操作与控制。在应用层中可以直接查看到各种数据流的信息，能够在控制软件中检索数据，分析数据，做出决策。应用层还可以查看各种

“脸面”窑86窑

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开发与应用

网络和探测设备的健康状况，有异常的地方会直接以红字闪烁报警。

4智慧能源管理系统的运用4.1

建设思路

智慧能源管理系统自动化、智能化、信息化管

理燃料的思路在江西分宜发电厂燃料智能化系统中得到了使用，通过采用智能化装备，综合运用物联网、自动化控制、信息及系统集成等技术，建设集燃料生产流程监控、智能设备监管和燃料业务管理于一体的综合型工业应用系统，实现验收过程“人、样分离”。

燃料智能化系统立足于燃料基础平台建设和构建燃料从入厂计量到化验的验收全流程管控体系，自动采集和传输各环节的数据信息，建立自动、实时、完整、丰富的数据库，实时掌控入厂煤的量、质、价信息，提高燃料基础数据的完整性和关联度，实现验收数据不落地，并且确保了数据的真实性。4.2系统框架

按照结构和功能，燃料智能化系统划分为现场设备层、管控层和业务层3个层次。

1）现场智能设备层。采用智能化设备支撑上层应用，是智能燃料的基础，主要包括：识别设备、计量设备、采样设备、制样设备、化验设备、煤场设备、气动传输与存查样设备、堆取料设备、视频与门禁设备等。

2）监控系统管控层。主要实现对所有设备运行状态进行监控、调度生产，保证生产的有序、运行的安全，包括燃料智能监控系统和燃料运行管理系统。

3）业务系统管理层。与燃料信息系统对接、数据集成，主要规范燃料管理业务流程，实现流程电子化、数据传递自动化，强化企业对燃料管理的监管力度。

4.3主要应用

燃料智能化系统的建设范围覆盖了入厂验收各环节，主要包括车辆识别和计量系统、自动采样系统、自动制样系统、原煤转运系统、样品气动输送和存查系统、视频和门禁系统、管控中心、化验室网络管理系统等，同时配套建设采制化综合楼和相关基础设施。

5智慧能源管理系统方案的应用智慧能源管理系统应用了多种技术手段，将电、

水、气等能源数据化，利用了IPV6、云计算、大数据等互联网技术，在互联网+的时代实现能源产业

+，满足智慧能源及管理系统应用智慧能源标准，可以动态管理能源生产、传输和消费，从而实现提高能效、减少排放的作用。在实际的应用中，主要包括能耗管理、表码分析、用量分析、损耗管理等方面，现介绍如下。5.1

能耗管理

针对企业当前存在的管理能源人工化，粗放管

理，认识和管理不足，浪费严重等问题，推出表码分析、用量分析、需量分析和地理位置查询功能。系统采用了数字传感、云计算、物联网等技术，实时、全面、准确地采集水、电、气等能耗数据，制定不断优化的方案，智能控制设备的运行状态，及时调整设备的耗能情况。实现能源的可持续利用，经济的可持续发展。5.2

表码分析

可以查询水、电、气、暖等表码数据，每15min自动更新数据显示，根据需要自动存储表码读数，并可以保存10年，10年内自由查询，解决了人工抄表会产生的漏抄、错抄、抄表时间过长的问题。实现数据分析的基本智能化，自动化。企业管理人员可以按照表码的数据显示，相应的进行设备维护或者数据查询功能。还可以进行数据导出，及时将数据进行备份管理。5.3用量分析

计算相应仪表的正向有功总、尖、峰、平、谷，正向无功总[14]、反向有/无功总、利率等数据，平台应用可以记录这些用能量的值。用量分析可以为企业提供决策依据，及时找出高耗能的因素，进行数据汇合后，还可以行成系统的方案对能源的利用进行科学的调配，根据仪表盘的读数，对设备潜在的问题进行预警，保障系统的安全稳定运行。5.4

损耗管理

能源在电厂生产后经电缆传输出去，在节点间

必然存在能源损耗。智慧能源管理系统能随时查询到各个节点之间的用电损耗、还可以查询这些节点之间是否有漏电情况的发生，将能源浪费遏制在源头处，进而降低企业运维成本。通过对入口总量、出口总量的数据统计系统计算采样点之间的损耗量与损耗百分比，为企业可持续发展奠定了基础。损耗管理的意义十分重大，它可以直接降低含碳污染物的排放，减缓温室效应[15]，遏制全球变暖，从而促进经济的可持续发展。

开发与应用

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6结论本文侧重分析现代化技术在实际领域的应用，

以实际的例子说明了智慧能源系统具体的应用形式。

本文所阐述的主要是一种智慧化能源的思想，可以根据具体情况在实际中进行拓展应用，实际意义在于能够生产力，减少环境污染，提高企业经济效益。智慧能源管理系统的研究能够帮助企业提高生产效率，节约能源消耗，帮助员工减轻工作风险和负担，具有非常重要的意义。

物联网、自动化控制、信息及系统集成、互联网等技术能够便利电厂工作，生产力，有利于发展经济。“科学技术是第一生产力”，智慧能源系统在科技的加持下能有令人欣喜的表现。目前的研究中，尚缺乏人工智能和大数据技术在智慧能源管理系统中的应用，需要进一步引进完善。参考文献

[1]作者不详.Backgroundmaterialfortheactionplanofinternetplussmartenergy[EB/OL].(2020-09-24).http://fangtan.china.com.cn/2016-06/24/content_38738456_2.htm.[2]作者不详.EconomicandmarketanalysisChinaindustryresearchreport[EB/OL].(2020-09-14).https://wenku.baidu.com/view/8c9fcb41ae1ffc4ffe4733687e21af45b307fe83.html.[3]作者不详.Researchenergymanagementonintelligentenergygatewaytechnology[EB/OL].(2020-09-07).www.emijournal.net/dcyyb/ch/reader/view_abstract.aspx？file_no=20190307004&flag=1.[4]作者不详.智慧能源管理系统建设方案[EB/OL].(2020-090b4d76.html.-21).https://jingyan.baidu.com/article/cbcede07f8b73042f5[5]作者不详.能耗管理系统[EB/OL].(2020-09-03).https://baike.baidu.com/item/%E8%83%BD%E8%80%97%E7%AE%A1%E7%90%86%E7%B3%BB%E7%BB%9F/2182052?fr=aladdin.[6]作者不详.大数据(IT行业术语)[EB/OL].(2020-09-16).https://baike.baidu.com/item/%E5%A4%A7%E6%95%B0%E6%8D%AE/1356941.[7]作者不详.智慧能源管理平台[EB/OL].(2020-09-04).http://www.qianjia.com/zhike/html/2019-09/3_11097.html.[8]作者不详.能源管理系统[EB/OL].(2020-09-01).https://baike.baidu.com/item/%E8%83%BD%E6%BA%90%E7%AE%A1%E7%90%86%E7%B3%BB%E7%BB%9F/10435.[9]作者不详.热量平衡[EB/OL].(2020-09-27).https://baike.baidu.com/item/%E7%83%AD%E9%87%8F%E5%B9%B3%E8%A1%A1/10719310.[10]作者不详.横向对比[EB/OL].(2020-09-04).https://baike.baidu.com/item/%E6%A8%AA%E5%90%91%E6%AF%94%E8%BE%83/4945271.[11]作者不详.输电损耗[EB/OL].(2020-09-13).https://baike.baidu.com/item/%E8%BE%93%E7%94%B5%E6%8D%9F%E8%80%97/5149568.[12]作者不详.转换效率[EB/OL].(2020-09-17).https://baike.baidu.com/item/%E8%BD%AC%E6%8D%A2%E6%95%88%E7%8E%87.[13]作者不详.B/S结构[EB/OL].(2020-09-19).https://baike.baidu.com/item/B%2FS%E7%BB%93%E6%9E%84?fromtitle=B%2FS%E6%9E%B6%E6%9E%84&fromid=1042260.[14]作者不详.无功功率[EB/OL].(2020-09-13).https://baike.baidu.com/item/%E6%97%A0%E5%8A%9F%E5%8A%9F%E7%8E%87.[15]作者不详.温室效应[EB/OL].(2020-09-27).https://baike.baidu.com/item/%E6%B8%A9%E5%AE%A4%E6%95%88%E5%BA%94/138447.